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leyu乐鱼:利用MXO系列示波器的频谱功能检测混合信号电源设计中的偶发异常
来源:leyu乐鱼    发布时间:2025-12-05 18:45:04
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  在电源设计中,例如用于有刷直流电机的电机驱动器,模拟和数字电路共存于同一印刷电路板上。设计者一定要考虑这种复杂性,特别是在电源线上存在的传导发射方面。如果印刷电路板设计不当,微控制器或SPI等总线通信的时钟有几率会使发射。有时总线活动并非连续发生;它们通常由其他外部系统控制器触发。在测量电源线上的传导发射时,这些总线活动通常会在频谱中引起偶发事件。示波器是开发过程中调试传导发射的标准仪器。然而,对于检测频谱中非常短暂和偶发的事件,具有标准FFT实现的示波器存在局限性。这主要是由于在显示FFT频谱之前需要耗费大量时间的计算过程。在计算FFT频谱时,可能会遗漏异常、短暂、偶发的事件。更快的FFT性能对于定位和隔离最终的原因至关重要。

  MXO系列示波器很适合这项具有挑战性的任务,因为它可以测量频谱,并快速深入地分析传导发射。

  快速的FFT功能使用户能以高达45000FFT/s的速度获取频谱。结合低噪声模拟前端,用户都能够非常高效且准确地检测到异常事件。

  此外,FFT与时域设置无关,这对于EMI调试非常有益。在标准的FFT实现中,由于分辨率带宽,FFT的更新速率会明显降低。此外,近场探头可用于定位系统中的噪声源。这也需要快速的FFT。为实现稳定且可重复的测量,需要用人工电源网络(AMN)。

  使用了一个完全集成的半桥驱动器,包括一个已连接的直流有刷电机,以展示传导发射频谱中的罕见事件。该被测设备(请参阅第1页的图1)为功率部分提供了两个半桥,并可通过SPI总线进行配置。微控制器连接到总线上,用于监控驱动器的状态并控制电机的速度和方向。CAN总线用于与系统外部的模块进行通信。

  1. 按照所需标准(例如CISPR25)进行传导发射的测量,并激活连续模式(突出显示任何罕见的异常)

  2. 使用不一样的尺寸的合适的电和磁近场探针(找到与特定电路板功能相关的发射),查找并定位根本原因

  3. 在找到频谱与专用功能之间的相关性后,暂停使用连续模式;触发非常有可能是根本原因的信号(测量将确认假设是否正确,或者是否需要重复步骤2)

  图2展示了有刷电机应用程序电源线上的传导发射测量结果。快速FFT结合激活的连续模式,能够检测到在整个频谱上引起高发射的罕见事件。这个噪声包络(参见浅黄域,用白色箭头标明)显示了由广泛噪声源(例如总线通信或时钟)引起的典型特征。进行传导发射测量之后,使用近场探头,可以在靠近微控制器旁边的SPI数据轨道的印刷电路板上找到具有类似特性的发射。因此,可以推测SPI活动可能是最终的原因。

  可以通过最后一步(见图3)进行确认。在此测量中,激活了正常触发模式,其中使用无源探头(通道3)测量SPI通信端口。同时显示频谱。结果显示,一旦控制器和接收器之间的 SPI通信开始(触发事件),显示屏上就会出现较高的宽发射。了解详情信息后,可以定义活动来限制这种发射,这种发射是由SPI总线活动引起的,并反映在电源线上的传导发射中。

  MXO系列示波器很适合验证混合信号应用中偶尔发生的传导发射。出色的45000 FFT/s快速FFT实现与低噪声模拟前端相结合,使用户能发现混合信号电源设计的频谱中的任何偶发异常。

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